第8章 第2节 第2课时 化学平衡常数 化学反应进行的方向-【名师导航】2025年高考化学一轮总复习讲义（人教版）

第2课时　化学平衡常数　化学反应进行的方向 1．能从化学平衡常数的角度分析化学反应，运用化学平衡常数解决问题。能多角度、动态地分析化学反应的转化率。 2．通过理解概念建立模型(Q与K的关系)。能运用模型(Q与K的关系)解释化学平衡的移动。 一、化学平衡常数 1．概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。 2．表达式 对于反应 aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)＋dD(g)，K＝。 如①C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为 K＝； ②Fe3+(aq)＋3H2O(l)⥫⥬Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq)的平衡常数表达式为 K＝。 固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中。 3．意义及影响因素 (1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。 (2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 4．化学平衡常数的应用 (1)利用浓度商(Q)和化学平衡常数(K)的关系判断反应进行的方向 (2)判断可逆反应的热效应 二、化学反应进行的方向 1．自发过程 2．自发反应 在给定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应。 3．熵与熵变 (1)熵：描述体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。 (2)熵变：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。 4．反应进行的方向 三、化学反应的调控 1．合成氨反应的特点 N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) ΔH<0　ΔS<0。 2．反应条件选择的理论分析 (1)反应限度角度：低温、高压，有利于提高转化率。 (2)反应速率角度：高温、高压、使用催化剂，有利于提高化学反应速率。 3．合成氨实际生产中反应条件的控制 影响因素 选择条件 温度 反应温度控制在400～500_℃左右 投料比 N2、H2物质的量之比为1∶2.8 压强 10_MPa～30_MPa 催化剂 铁触媒 浓度 使气态NH3变成液态NH3并及时分离出去，同时补充N2、H2 4．化学反应的调控 (1)影响化学反应进行的因素 ①内因：参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素。 ②外因：温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。 (2)化学反应的调控 ①化学反应的调控，就是通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。 ②在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件。 ③要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求作出分析，权衡利弊，才能实施生产。 5．化工生产适宜条件选择的一般原则 (1)从化学反应速率分析：既不能太大，又不能太小。 (2)从化学平衡移动分析：既要注意反应条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性。 (3)从原料的利用率分析：增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本。 (4)从实际生产能力分析：如设备承受高温、高压能力等。 (5)从催化剂的使用活性分析：注意催化剂的活性对温度的限制。 (1)对于反应2SO2＋O2⥫⥬2SO3，在恒温恒容条件达到平衡时，向容器中充入SO3，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。(　　) ×　解析：平衡常数只与温度有关。 (2)其他条件不变，升高温度，K值一定增大。(　　) ×　解析：若该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小；若正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大。 (3)K越大表示达到平衡时，正反应进行程度越大。(　　) √　解析：K表达了化学反应进行的程度，K越大表示达到平衡时，正反应进行程度越大。 (4)同一温度下，反应SO2(g)＋O2(g)⥫⥬SO3(g)的平衡常数K＝50，则反应2SO3(g)⥫⥬2SO2(g)＋O2(g)的平衡常数K1＝2 500。(　　) ×　解析：K＝，K1＝，K1＝＝4×10-4。 (5)高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程。(　　) ×　解析：体系无序程度增大的过程，都属于熵增加的过程。 (6)一个反应的ΔH>0，ΔS>0，反应一定不能自发进行。(　　) ×　解析：ΔH>0，ΔS>0时，在高温下ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。 化学平衡常数与化学方程式的关系 (1)在相同温度下，对于给定可逆反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数，即K正＝。 (2)化学方程式乘以某个系数n，则平衡常数变为原来的n次方。 (3)若两化学方程式相减得第三个化学方程式，则K3＝；若两化学方程式相加得第三个化学方程式，则K3＝K1×K2。 　“三段式”突破K的综合计算 考向1| 化学平衡常数的意义及影响因素 1．化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志。一定温度下的下列反应的平衡常数数值如下： 2NO(g)⥫⥬N2(g)＋O2(g)　K1＝1×1030 2H2(g)＋O2(g)⥫⥬2H2O(g)　K2＝2×1081 2CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10-92 下列说法正确的是(　　) A．NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式是K1＝ B．水分解产生O2，此时平衡常数的数值约为5×10-80 C．NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2 D．上述反应O2的浓度改变时，平衡常数也发生改变 C　解析：NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式是K1＝，A错误；2H2(g)＋O2(g)⥫⥬2H2O(g)　K2＝2×1081，则2H2O(g)⥫⥬2H2(g)＋O2(g)　K＝＝5×10-82，B错误；NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学平衡常数K的数值逐渐减小，则化学反应进行倾向由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2，C正确；平衡常数只与温度有关，D错误。 2．已知反应①CO(g)＋CuO(s)⥫⥬CO2(g)＋Cu(s)和反应②H2(g)＋CuO(s)⥫⥬Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2。该温度下反应③CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K3。下列说法正确的是(　　) A．反应①的平衡常数K1＝ B．反应③的平衡常数K3＝ C．对于反应③，恒容时，温度升高，K3不变 D．对于反应②，恒温恒容下，增大压强，K2减小 B　解析：固体不能出现在平衡常数表达式中，A错误；反应③＝反应①－反应②，则K3＝，B正确；对于反应③，温度升高，K3改变，C错误；对于反应②，恒温恒容下，增大压强，K2不变，D错误。 (1)温度变，K值随之改变，浓度、压强改变，K值不变。 (2)平衡发生移动，化学平衡常数不一定改变，如浓度、压强引起的平衡移动。 考向2| 化学平衡常数的计算与应用 3．已知：2CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋566.0 kJ· mol-1；S(s)＋O2(g)⥫⥬SO2(g)　ΔH2＝－296.0 kJ· mol-1。已知某反应的平衡常数K＝，则该反应ΔH3等于(　　) A．－540.0 kJ· mol-1 B．＋540.0 kJ· mol-1 C．－270.0 kJ· mol-1 D．＋270.0 kJ· mol-1 C　解析：根据K＝可知该反应的热化学方程式为2CO(g)＋SO2(g)⥫⥬2CO2(g)＋S(s)　ΔH3，由盖斯定律可知，ΔH3＝－(ΔH2＋ΔH1)＝－(－296.0 kJ·mol-1＋566.0 kJ·mol-1)＝－270.0 kJ·mol-1。 4．(2024·临沂模拟)利用生物无水乙醇催化脱水制备乙烯，有关反应在不同温度下的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是(　　) 温度/ K 化学平衡常数 Ⅰ.C2H5OH(g)⥫⥬ C2H4(g)＋H2O(g) Ⅱ.2C2H5OH(g)⥫⥬ C2H5OC2H5(g)＋H2O(g) 500 3.2 0.80 700 7.7 0.14 900 12.3 0.12 A．升高温度，反应Ⅰ的速率增大，反应Ⅱ的速率减小 B．通过改变温度和压强均能促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ C．降低温度使C2H5OC2H5(g)⥫⥬2C2H4(g)＋H2O(g)平衡逆向移动 D．500 K时，C2H5OC2H5(g)⥫⥬2C2H4(g)＋H2O(g)的化学平衡常数为8 C　解析：升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ的速率均增大，A错误；由于反应Ⅱ为气体体积不变的反应，改变压强不能使反应平衡移动，即不能促进反应也不能抑制反应，B错误；根据反应Ⅰ：C2H5OH(g)⥫⥬C2H4(g)＋H2O(g)　K1，反应Ⅱ：2C2H5OH(g)⥫⥬C2H5OC2H5(g)＋H2O(g)　K2，由反应Ⅰ×2－反应Ⅱ可得，C2H5OC2H5(g)⥫⥬2C2H4(g)＋H2O(g)　K，则K＝，计算得在温度为500 K、700 K、900 K时K分别为12.8、423.5、1 260.75，温度升高，K增大，该反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，C正确，D错误。 5．在1 L密闭容器中，充入4 mol N2O5，加热到t ℃，发生如下反应：①N2O5(g)⥫⥬N2O3(g)＋O2(g)；②N2O3(g)⥫⥬N2O(g)＋O2(g)。反应达到平衡时，测得N2O3为1.7 mol，O2为4.5 mol，则t ℃时反应①的化学平衡常数为(　　) A．1.9 B．7.65 C．8.5 D．9.1 C　解析：设达到平衡时转化的N2O5的物质的量为a mol，生成的N2O的物质的量为b mol。 　　　　　 N2O5(g)⥫⥬N2O3(g)＋O2(g) 起始/mol　　4　 　　　　0　 　 0 转化/mol a a a 平衡/mol 4－a a a 　　　　　　N2O3(g)⥫⥬N2O(g)＋O2(g) 起始/ mol a 0 a 转化/ mol b b b 平衡/ mol a－b b a＋b 则有a－b＝1.7，a＋b＝4.5，解得a＝3.1，b＝1.4，此时n(N2O5)＝0.9 mol，n(N2O3)＝1.7 mol，n(O2)＝4.5 mol，则t ℃时反应①的化学平衡常数为＝8.5。 (1)平衡常数的计算步骤 ①根据化学方程式，写出平衡常数表达式。 ②利用“三段式”，确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。Ｋ ③将反应达到平衡时物质的浓度代入平衡常数表达式。 (2)常用的四个公式 ①恒容条件下反应物的转化率＝×100%＝×100%。 ②反应产物的产率：实际产量(指反应产物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率＝×100%。 ③平衡时混合物组分的百分含量＝×100%。 ④某组分的体积分数＝×100%。 考向3| 化学平衡常数与速率常数的关系 6．(双选)在一定条件下，向密闭容器中充入4.0 mol A 和8.0 mol B，发生反应2A(g)＋6B(g)⥫⥬C(g)＋4D(g)。测得相同时间内A的转化率随温度的变化如图1所示(虚线表示A的平衡转化率随温度的变化)；速率常数的对数lg k与温度的倒数之间的关系如图2所示。 已知：①对于反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，Kx＝，x为物质的量分数。 ②已知该反应的速率方程v正＝k正c2(A)·c6(B)，v逆＝k逆c(C)·c4(D)，k正、k逆是速率常数。下列说法错误的是(　　) A．该反应的ΔH>0 B．曲线ac代表k逆，bd代表k正 C．T0 K时，该反应的平衡常数Kx＝12 D．升高温度时，k正－k逆增大 AD　解析：由图可知，随温度升高，A的平衡转化率降低，该反应为放热反应，ΔH<0，A错误；升高温度平衡逆向移动，说明k正随温度变化比k逆随温度变化慢，图中曲线bd的斜率小于曲线ac，所以曲线ac代表k逆，曲线bd代表k正，B正确；T0 K时A的平衡转化率为40%，A转化的物质的量为4.0 mol×40%＝1.6 mol，则 2A(g)＋6B(g)⥫⥬C(g)＋4D(g) 起始/mol　　4　　　 8　　　　0　　 0 转化/mol 1.6 4.8 0.8 3.2 平衡/mol 2.4 3.2 0.8 3.2 该反应的平衡常数Kx＝＝12，C正确；正反应放热，升高温度平衡逆向移动，说明温度对逆反应速率的影响大于正反应速率，升高温度时，k正－k逆减小，D错误。 7．乙烯气相直接水合法过程中会发生乙醇的异构化反应：C2H5OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g) ΔH＝＋50.7 kJ·mol-1，该反应的速率方程可表示为v正＝k正c(C2H5OH)和v逆＝k逆c(CH3OCH3)，k正和k逆只与温度有关。该反应的活化能Ea(正)________(填“>”“＝”或“<”)Ea(逆)，已知：T ℃时，k正＝0.006 s-1，k逆＝0.002 s-1，该温度下向某恒容密闭容器中充入1.5 mol C2H5OH和4 mol CH3OCH3，此时反应________(填“正向”或“逆向”)进行。 解析：该反应焓变大于0，ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能，所以Ea(正)>Ea(逆)；反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，即k正c(C2H5OH)＝k逆c(CH3OCH3)，所以有＝K，T ℃时，k正＝，k逆＝ 0.002 s-1，所以该温度下平衡常数K＝＝3，所以该温度下向某恒容密闭容器中充入1.5 mol C2H5OH和4 mol CH3OCH3时，浓度商Q＝<3，所以此时反应正向进行。 答案：>　正向 正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 对于反应：aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)＋dD(g)，v正＝k正ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆cc(C)·cd(D)，平衡常数K＝，反应达到平衡时v正＝v逆，K＝ 　压强平衡常数Kp的计算方法 考向1| 压强平衡常数(Kp)的计算 1．(2023·全国乙卷节选)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题： (1)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应： 2FeSO4(s)⥫⥬Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ) 平衡时­T的关系如下图所示。660 K时，该反应的平衡总压p总＝________kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)提高温度，上述容器中进一步发生反应＝________(用、表示)。在929 K时， p总＝＝35.7 kPa，则＝________kPa，Kp(Ⅱ)＝________kPa(列出计算式)。 解析：(1)660 K时，根据题给反应2FeSO4(s)===Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)可知＝＝1.5 kPa，故p总＝1.5 kPa×2＝3.0 kPa，Kp(Ⅰ)＝＝(1.5 kPa)2＝2.25(kPa)2；根据图可知，升高温度，SO3的分压增大，故升高温度会使平衡正向移动，则平衡常数增大。(2)反应2FeSO4(s)===Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)中n(SO2)∶n(SO3)＝1∶1，故假设反应(Ⅱ)开始时＝＝a kPa，平衡时＝x kPa，对2SO3(g)⥫⥬2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)列“三段式”可得： 　　　　　 　2SO3(g)⥫⥬2SO2(g)＋O2(g) 起始压强/kPa a a 0 转化压强/kPa 2x 2x x 平衡压强/kPa a－2x a＋2x x pO2＝x kPa，＝(a＋2x) kPa，联立上述三个等式可得＝，已知p总＝＝35.7 kPa，则＝．＝，联立解得＝46.26 kPa，故此温度下Kp(Ⅱ)＝ kPa。 答案：(1)3.0　2.25　增大 (2) 46.26 2．(2022·全国乙卷节选)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。已知H2S热分解反应为2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)。在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为________，平衡常数Kp＝________kPa。 解析：假设在该条件下，起始时H2S和Ar的物质的量分别为1 mol 和4 mol，平衡时H2S转化了x mol，列“三段式”得： 2H2S(g)⥫⥬S2(g)＋2H2(g)　　 始/mol 1 0 0 变/mol x 0.5x x 平/mol 1－x 0.5x x 平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡转化率为×100%＝50%，所以平衡常数Kp＝≈4.76 kPa。 答案：50%　4.76 3．(2024·安徽适应性测试节选)一定条件下，反应CH3CH2CH3(g)=== CH2===CHCH3(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋123.8 kJ·mol-1中丙烷平衡转化率x与平衡常数Kp的关系可表示为x2＝， 式中p为系统总压。p分别为0.10 MPa和0.010 MPa时，丙烷平衡转化率与温度的关系如图所示，其中表示0.10 MPa下的关系曲线是______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。570 ℃时，Kp＝________MPa(保留2位有效数字)。 解析：由关系式x2＝可知，温度相同时，p越大，x越小，0.10 MPa下的关系曲线是Ⅱ；570 ℃、0.010 MPa时，丙烷平衡转化率x＝80%，假设丙烷起始时物质的量为a mol，可得“三段式”： CH3CH2CH3(g)===CH2===CHCH3(g)＋H2(g) 起始/mol　　 a　　 　 　0　　　　　 　0 转化/mol 0.8a 0.8a 0.8a 平衡/mol 0.2a 0.8a 0.8a 总物质的量为1.8a mol，Kp＝×0.01 MPa≈0.018 MPa。 答案：Ⅱ　0.018 考向2| 多平衡体系平衡常数的计算 4．探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol-1 Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·mol-1 Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH3 回答下列问题： (1)ΔH3＝________kJ·mol-1。 (2)一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为b mol，此时H2O(g)的浓度为________mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为________。 解析：(1)反应Ⅰ－反应Ⅱ＝反应Ⅲ，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－49.5 kJ·mol-1－(－90.4 kJ·mol-1)＝＋40.9 kJ·mol-1。(2)假设反应Ⅱ中，CO反应了 x mol，则反应Ⅱ生成的CH3OH为x mol，反应Ⅰ生成的CH3OH为(a－x) mol，反应Ⅲ生成的CO为(b＋x) mol，则 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) a－x　 3(a－x)　 a－x　 a－x 反应Ⅱ：CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g) x　　 2x　　　 　x 反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) b＋x　 b＋x　 b＋x　 b＋x 所以平衡时H2O(g)的物质的量为(a－x) mol＋(b＋x) mol＝(a＋b) mol，浓度为 mol·L-1；平衡时CO2的物质的量为 1 mol－(a－x) mol－(b＋x) mol＝(1－a－b) mol，H2的物质的量为 3 mol－3(a－x) mol－2x mol－(b＋x) mol＝(3－3a－b) mol，CO的物质的量为b mol，H2O(g)的物质的量为(a＋b) mol，则反应Ⅲ的平衡常数为。 答案：(1)＋40.9 (2) 5．在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ.C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋131.4 kJ· mol-1 Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41.1 kJ· mol-1 反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 mol。此时，整个体系________(填“吸收”或“放出”)热量______kJ，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。 解析：反应Ⅰ消耗x mol 水，反应Ⅱ消耗y mol 水，根据化学方程式列出“三段式”： Ⅰ　　 C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g) 起始/mol　　　　　1　　　　　 　0　　 　0 转化/mol x x x 平衡/mol 1－x－y x－y x＋y Ⅱ　　 CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g) 起始/mol　　　　x　　　1　　　　0　　　x 转化/mol y y y y 平衡/mol x－y 1－x－y y x＋y 即，解得x＝0.3，y＝0.2。生成0.3 mol CO吸收的热量为0.3 mol×131.4 kJ· mol-1＝39.42 kJ，生成0.2 mol CO2要放出的热量为0.2 mol×41.1 kJ· mol-1＝8.22 kJ，则整个体系吸收39.42 kJ－8.22 kJ＝31.2 kJ 热量，平衡后体系中气体的物质的量为0.5 mol＋0.1 mol＋0.2 mol＋0.5 mol＝1.3 mol，平衡体系的总压强为0.2 MPa×1.3＝0.26 MPa。 反应Ⅰ[C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)]的平衡常数 Kp＝×0.26 MPa＝0.02 MPa。 答案：吸收　31.2　0.02 MPa 压强平衡常数Kp计算的两种模板 以N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)为例， 模板1：平衡时总压为p0 N2(g) ＋ 3H2(g)⥫⥬2NH3(g) n(起始) 1 mol　　 3 mol　　　0 n(转化) 0.5 mol 1.5 mol 1 mol n(平衡) 0.5 mol 1.5 mol 1 mol n(分压) p0 p0 p0 Kp＝ 模板2：恒容容器 N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) p(起始)　　p0　　　3p0　　　　0 p(转化) p′ 3p′ 2p′ p(平衡) p0－p′ 3p0－3p′ 2p′ K＝ 课时质量评价(二十七) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．若已知298 K时，可逆反应Pb2+(aq)＋Sn(s)⥫⥬Pb(s)＋Sn2+(aq)的平衡常数K＝2.2，溶液中Pb2+和Sn2+的浓度均为0.10 mol·L-1，则反应进行的方向是(　　) A．向右进行 B．向左进行 C．处于平衡状态 D．无法判断 A　解析：Q＝＝1，Q<K，故反应未达到平衡，反应向右进行。 2．在温度为T时，将NH4HS(s)置于抽真空的容器中，当反应NH4HS(s)⥫⥬NH3(g)＋H2S(g)达到平衡时，测得总压强为p，则该反应的平衡常数Kp为(　　) A．p B．p2 C．p2 D．p C　解析： 　　　 NH4HS(s)⥫⥬NH3(g)＋H2S(g) 开始时　　 　　　　　 0　　　 0 平衡时 p p 则该反应的平衡常数Kp＝p(H2S)·p(NH3)＝p＝p2。 3．T ℃时，向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g)，发生二氧化碳重整甲烷反应：CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g)，测得体系中CH4(g)和CO(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A.点B的坐标为 B．反应进行到5 min时，2v正(CH4)＜v逆(CO) C．CO2(g)的平衡转化率约为33.3% D．T ℃时，该反应的平衡常数为 B　解析：在5 min时CH4(g)的浓度减少mol·L-1＝ mol·L-1，反应产生CO的浓度为0.50 mol·L-1，B点的坐标为，A正确；反应进行到5 min时，CH4(g)的浓度还在减小，说明反应正向进行，v正(CH4)＞v逆(CH4)，由于v逆(CO)＝2v逆(CH4)，所以2v正(CH4)＞v逆(CO)，B错误；平衡时CH4(g)的浓度与CO2(g)的浓度相等，等于 mol·L-1，开始时CO2(g)的浓度为1.00 mol·L-1，故CO2(g)的平衡转化率为×100%≈33.3%，C正确；根据图像可知，T ℃时，c(CH4)＝c(CO2)＝c(CO)＝c(H2)＝ mol·L-1，则根据平衡常数的含义可知K＝，D正确。 4．在盛有CuO/Cu2O载氧体的恒容密闭容器中充入空气，发生反应：2Cu2O(s)＋O2(g)⥫⥬4CuO(s)　ΔH。平衡时O2的体积分数φ(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该反应的ΔH<0 B．当O2的物质的量浓度不变时，反应达到了平衡状态 C．在1 030 ℃时加入催化剂，平衡时φ(O2)＞21% D．985 ℃达到平衡状态后，充入纯氧，再次达到平衡后，φ(O2)＝10% C　解析：升高温度，O2含量增加，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，A正确；当O2的物质的量浓度不变时，反应达到了平衡状态，B正确；催化剂通常能加快反应但不影响平衡的移动，不能改变φ(O2)，C错误；985 ℃达到平衡状态后，充入纯氧不影响平衡常数，K＝c-1(O2)，则再次达到平衡后，φ(O2)＝10%，D正确。 5. T1时，在1 L的密闭容器中进行反应：2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g)。A、B的起始浓度分别为0.40 mol·L-1、0.96 mol·L-1，起始压强为p0，反应达到平衡状态时压强为p，。下列说法错误的是(　　) A．T1时，A的平衡转化率为80% B．T1时，K＝20，Kp＝ C．T1达到平衡时，再充入0.08 mol C和0.20 mol B，则平衡将正向移动 D．T2时(T2＞T1)，平衡常数为10，可知该反应为放热反应 C　解析：设反应达平衡时，C的浓度为2x mol·L-1，则 　　　　　 　 2A(g)　＋　B(g)　⥫⥬　2C(g) 起始/(mol·L-1) 0.40 0.96 0 转化/(mol·L-1) 2x x 2x 平衡/(mol·L-1) 0.40－2x 0.96－x 2x 恒温恒容时，压强之比等于物质的量之比，则＝，解得x＝0.16，A的平衡转化率为×100%＝80%，A正确；平衡时，K＝＝20，平衡后气体总物质的量为1.2 mol，A、B、C的平衡分压分别为p＝p，p＝p、p＝p，则Kp＝，B正确；保持体积不变，混合气体中再充入0.08 mol C和0.20 mol B，则C和B的浓度分别为0.40 mol·L-1和1.00 mol·L-1，故Q＝＝25＞K，反应逆向移动，C错误；温度升高，K减小，可知平衡逆向移动，则该反应为放热反应，D正确。 6．合成氨原料气中的CO可通过水煤气变换反应CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)除去。某合成氨原料气中N2、H2、CO、CO2的体积分数分别为20%、50%、25%、5%。一定温度下按不同投料比通入水蒸气，平衡后混合气体中CO的体积分数如表所示。 温度/℃ ＝1 ＝3 ＝5 200 1.70 0.21 0.02 250 2.73 0.30 0.06 300 6.00 0.84 0.43 350 7.85 1.52 0.80 下列说法不正确的是(　　) A．水煤气变换反应的ΔH＜0 B．温度相同时，投料比越大，CO的转化率越高 C．按＝1通入水蒸气后，反应前CO在混合气体中的体积分数为20% D．根据＝1时数据推算，300 ℃时水煤气变换反应的平衡常数K为46 D　解析：投料比相同时，升高温度，平衡后混合气体中CO的体积分数增大，说明平衡逆向移动，该反应为放热反应，ΔH＜0，A正确；温度相同时，增大投料比 ＝1，则n(H2O)＝n(CO)＝0.25a mol，此时混合气体总物质的量为a mol＋0.25a mol＝1.25a mol，反应前CO在混合气体中的体积分数为×100%＝20%，300 ℃时，平衡后混合气体中CO的体积分数为6%，n(CO)＝1.25a mol×6%＝0.075a mol，参加反应的n(CO)＝0.25a mol－0.075a mol＝0.175a mol，列化学平衡“三段式”计算： CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g) 起始/mol 0.25a 0.25a 0 0 转化/mol 0.175a 0.175a 0.175a 0.175a 平衡/mol 0.075a 0.075a 0.175a 0.175a ≈5.4，C正确，D错误。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 7．反应：H2(g)＋I2(g) ⥫⥬2HI(g) ΔH<0。温度T时，在两个体积均为1 L的密闭容器中进行实验，测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数w(HI)与反应时间t的关系如下表所示： 容器编号 起始物质 t/min 0 20 40 60 80 100 Ⅰ 0.5 mol I2 0.5 mol H2 w(HI)% 0 50 68 76 80 80 Ⅱ x mol HI w(HI)% 100 91 84 81 80 80 研究发现上述反应中v正＝kaw(H2)·w(I2)，v逆＝kbw2(HI)，其中ka、kb为常数。下列说法正确的是(　　) A．温度为T时，该反应的＝32 B．容器Ⅰ中前20 min的平均速率v(HI)＝0.0125 mol·L-1·min-1 C．若起始时，向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1 mol的H2、I2、HI，反应逆向进行 D．若两容器中，kaI＝kaⅡ且kbI＝kbⅡ，则x的值一定为1 D　解析：温度为T时该反应的，A错误；容器Ⅰ中前20 min w(HI)＝50%，则n(HI)＝0.5 mol，c(HI)＝0.5 mol·L-1，故平均速率v(HI)＝0.5 mol·L-1÷20 min＝0.025 mol·L-1·min-1，B错误；容器Ⅰ平衡时H2、I2、HI浓度分别为0.1 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.8 mol· L-1，K＝＝64，若起始时，向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1 mol的H2、I2、HI，Q＝＝1，Q<K，平衡正向进行，C错误；若两容器中kaI＝kaⅡ且kbI＝kbⅡ，则为恒容条件下的等效平衡，且容器Ⅰ、Ⅱ的正反应速率、逆反应速率相等，则x的值一定为1，D正确。 8．一定条件下，分别向体积为1 L的密闭容器中充入气体，发生反应：2X(g)＋Y(g)⥫⥬Z(g)，测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) 实验 充入气体量 反应过程条件 ① 2 mol X＋1 mol Y 恒温 ② 1 mol Z 恒温 ③ 1 mol Z 绝热 A．曲线Ⅰ对应实验① B．正反应为吸热反应 C．气体的总物质的量：nc＜nd D．b点平衡常数比c点平衡常数小 AD　解析：恒温恒容条件下，气体的压强之比等于气体物质的量之比，起始时实验②与实验③的压强相等，实验①的压强是实验②、③的3倍，则曲线Ⅰ对应实验①，A正确；实验①与实验②的温度相等，实验①与实验②最终会达到相同的平衡状态，曲线Ⅱ对应实验②，则曲线Ⅲ对应实验③，实验②与实验③充入的Z一样多，实验③比实验②达到平衡所用的时间长，则Z分解的反应是吸热反应，随反应的进行实验③温度降低，反应速率减小，正反应是放热反应，B错误；根据pV＝nRT，c、d两点的压强相同，V相同，由于反应吸热，c点的温度比d点低，则c点的气体物质的量更多，故气体的总物质的量：nc＞nd，C错误；正反应是放热反应，温度越低，平衡常数越大，故b点平衡常数小于c点，D正确。 9．(2024·潍坊模拟)一定条件下，1­苯基丙炔可与HCl发生催化加成。反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图所示(已知：反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应)。 下列说法错误的是(　　) A．反应焓变：反应Ⅰ>反应Ⅱ B．反应活化能：反应Ⅰ>反应Ⅱ C．增加HCl浓度可增大平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例 D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ BC　解析：反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应，反应Ⅰ＋反应Ⅲ→反应Ⅱ，反应焓变：反应Ⅰ>反应Ⅱ，A正确；短时间内反应Ⅰ得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的速率大，速率越大，其活化能越小，则反应活化能：反应Ⅰ<反应Ⅱ，B错误；对于反应Ⅲ，K＝，由于平衡常数只与温度有关，所以增加HCl浓度，平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例不变，C错误；根据图中信息，选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ，D正确。 三、非选择题 10．H2S高温裂解转化为H2和硫蒸气，2H2S(g)⥫⥬2H2(g)＋S2(g)。维持体系压强p总＝100 kPa，反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数(物质的量分数)如图所示。 (1)曲线c代表的物质是________(填化学式)。 (2)H2S高温裂解反应的ΔH________ (填“＞”或“＜”)0。 (3)反应温度为1 300 ℃时，H2S的平衡转化率为________，反应的平衡常数Kp＝________kPa(写计算式，分压＝总压×物质的量分数)。 (4)Kx是以各物质的物质的量分数代替浓度表示的平衡常数，则Kx＝________(用含Kp的表达式表示)。若p总增大，Kx________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。若H2S高温裂解反应在刚性容器中进行，增大H2S的投入量，H2的物质的量分数________。 解析：(1)由化学方程式可知，曲线a代表的物质是H2S，由线b代表的物质是H2，曲线c代表的物质是S2。(2)由图可知，随着温度升高，平衡时H2S体积分数减小，说明升高温度，平衡正向移动，该反应是吸热反应，ΔH＞0。(3)反应温度为1 300 ℃时，H2S体积分数为50%，设起始H2S物质的量为1 mol，转化的H2S的物质的量为x mol： 　　　　 2H2S(g)⥫⥬S2(g)＋2H2(g) 起始量/mol　　1　　　　0　　　0 转化量/mol x 0.5x x 平衡量/mol 1－x 0.5x x H2S体积分数为×100%＝50%，解得x＝0.4，H2S的平衡转化率为×100%＝40%；平衡时，混合气体总物质的量为(1－0.4＋0.5×0.4＋0.4) mol＝1.2 mol，p(H2S)＝×100 kPa＝50 kPa，p(S2)＝×100 kPa＝kPa，p(H2)＝×100 kPa＝kPa，Kp＝ kPa。(4)＝100Kx，故Kx＝，平衡常数只和温度有关，p总增大，Kx不变，若H2S高温裂解反应在刚性容器中进行，增大H2S的投入量，该操作相当于增大压强，平衡逆向移动，H2的物质的量分数减小。 答案：(1)S2　(2)＞ (3)40%　 (4)　不变　减小 11．二甲醚(CH3OCH3)是优良的清洁燃料，利用CO2催化加氢制二甲醚过程中发生的化学反应为 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH1>0 反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2<0 反应Ⅲ：2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3<0 一定条件下，在恒容密闭容器中按＝3投料进行上述反应，CO2的平衡转化率及CO、CH3OCH3、CH3OH的平衡体积分数随温度的变化如图所示。 (1)图中曲线X表示________的平衡体积分数随温度变化，温度从453 K上升至573 K，CO2的平衡转化率变化的原因是____________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 能同时提高CH3OCH3的平衡体积分数和CO2的平衡转化率的措施是___________________________________________________________。 (2)一定温度下，向体积为1 L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应，反应经10 min达平衡，CO2的平衡转化率为30%，容器中CO(g)为0.05 mol，CH3OH(g)为0.05 mol。前10 min CH3OCH3(g)的反应速率为________，反应Ⅲ的平衡常数K＝________。继续向容器中加入0.1 mol CH3OH(g)和0.1 mol H2O(g)，此时反应Ⅲ________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。 解析：(1)随着温度的升高，反应Ⅲ平衡逆向移动，故CH3OCH3平衡体积分数减小，对应曲线X。CO2的平衡转化率与反应Ⅰ、Ⅱ有关，且温度升高，两个反应平衡移动方向不一致，在不同温度范围内，两个反应程度不同，故CO2的平衡转化率表现不一致，453 K到553 K，主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ正反应放热，温度升高CO2的平衡转化率下降；553 K到573 K，主要发生反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应吸热，温度升高CO2的平衡转化率升高。增大压强，反应Ⅱ平衡正向移动，c(CH3OH)增大，使反应Ⅲ正移。(2)由题意知，转化的CO2的物质的量为1 mol×30%＝0.3 mol，平衡时CO的物质的量为0.05 mol，说明通过反应Ⅰ转化的CO2为0.05 mol，则通过反应Ⅱ转化的CO2为0.25 mol，故反应Ⅱ生成0.25 mol CH3OH，又因为平衡时CH3OH为0.05 mol，说明有0.2 mol CH3OH通过反应Ⅲ转化为CH3OCH3，列式如下： 反应Ⅰ CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) 转化/mol 　 0.05　 　0.05　　　0.05　　0.05 反应Ⅱ CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) 转化/mol　0.25　 0.75　　　0.25　　　　0.25 反应Ⅲ 2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g) 转化/mol　　0.2　　　　0.1　　　　 0.1 平衡/mol 0.05 0.1　　　 0.4 前10 min CH3OCH3的反应速率为＝0.01 mol·L-1·min-1；反应Ⅲ的K＝＝16；再加入0.1 mol CH3OH、0.1 mol H2O，此时Q＝≈2.22，Q＜K，故平衡正向移动。 答案：(1)CH3OCH3　453 K到553 K，主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ正反应放热，温度升高CO2的平衡转化率下降；553 K 到573 K，主要发生反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应吸热，温度升高CO2的平衡转化率升高　增大压强 (2)0.01 mol·L-1·min-1　16　正向 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课时质量评价(二十七) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．若已知298 K时，可逆反应Pb2+(aq)＋Sn(s)⥫⥬Pb(s)＋Sn2+(aq)的平衡常数K＝2.2，溶液中Pb2+和Sn2+的浓度均为0.10 mol·L-1，则反应进行的方向是(　　) A．向右进行 B．向左进行 C．处于平衡状态 D．无法判断 A　解析：Q＝＝1，Q<K，故反应未达到平衡，反应向右进行。 2．在温度为T时，将NH4HS(s)置于抽真空的容器中，当反应NH4HS(s)⥫⥬NH3(g)＋H2S(g)达到平衡时，测得总压强为p，则该反应的平衡常数Kp为(　　) A．p B．p2 C．p2 D．p C　解析： 　　　 NH4HS(s)⥫⥬NH3(g)＋H2S(g) 开始时　　 　　　　　 0　　　 0 平衡时 p p 则该反应的平衡常数Kp＝p(H2S)·p(NH3)＝p＝p2。 3．T ℃时，向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g)，发生二氧化碳重整甲烷反应：CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g)，测得体系中CH4(g)和CO(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A.点B的坐标为 B．反应进行到5 min时，2v正(CH4)＜v逆(CO) C．CO2(g)的平衡转化率约为33.3% D．T ℃时，该反应的平衡常数为 B　解析：在5 min时CH4(g)的浓度减少mol·L-1＝ mol·L-1，反应产生CO的浓度为0.50 mol·L-1，B点的坐标为，A正确；反应进行到5 min时，CH4(g)的浓度还在减小，说明反应正向进行，v正(CH4)＞v逆(CH4)，由于v逆(CO)＝2v逆(CH4)，所以2v正(CH4)＞v逆(CO)，B错误；平衡时CH4(g)的浓度与CO2(g)的浓度相等，等于 mol·L-1，开始时CO2(g)的浓度为1.00 mol·L-1，故CO2(g)的平衡转化率为×100%≈33.3%，C正确；根据图像可知，T ℃时，c(CH4)＝c(CO2)＝c(CO)＝c(H2)＝ mol·L-1，则根据平衡常数的含义可知K＝，D正确。 4．在盛有CuO/Cu2O载氧体的恒容密闭容器中充入空气，发生反应：2Cu2O(s)＋O2(g)⥫⥬4CuO(s)　ΔH。平衡时O2的体积分数φ(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该反应的ΔH<0 B．当O2的物质的量浓度不变时，反应达到了平衡状态 C．在1 030 ℃时加入催化剂，平衡时φ(O2)＞21% D．985 ℃达到平衡状态后，充入纯氧，再次达到平衡后，φ(O2)＝10% C　解析：升高温度，O2含量增加，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，A正确；当O2的物质的量浓度不变时，反应达到了平衡状态，B正确；催化剂通常能加快反应但不影响平衡的移动，不能改变φ(O2)，C错误；985 ℃达到平衡状态后，充入纯氧不影响平衡常数，K＝c-1(O2)，则再次达到平衡后，φ(O2)＝10%，D正确。 5. T1时，在1 L的密闭容器中进行反应：2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g)。A、B的起始浓度分别为0.40 mol·L-1、0.96 mol·L-1，起始压强为p0，反应达到平衡状态时压强为p，。下列说法错误的是(　　) A．T1时，A的平衡转化率为80% B．T1时，K＝20，Kp＝ C．T1达到平衡时，再充入0.08 mol C和0.20 mol B，则平衡将正向移动 D．T2时(T2＞T1)，平衡常数为10，可知该反应为放热反应 C　解析：设反应达平衡时，C的浓度为2x mol·L-1，则 　　　　　 　 2A(g)　＋　B(g)　⥫⥬　2C(g) 起始/(mol·L-1) 0.40 0.96 0 转化/(mol·L-1) 2x x 2x 平衡/(mol·L-1) 0.40－2x 0.96－x 2x 恒温恒容时，压强之比等于物质的量之比，则＝，解得x＝0.16，A的平衡转化率为×100%＝80%，A正确；平衡时，K＝＝20，平衡后气体总物质的量为1.2 mol，A、B、C的平衡分压分别为p＝p，p＝p、p＝p，则Kp＝，B正确；保持体积不变，混合气体中再充入0.08 mol C和0.20 mol B，则C和B的浓度分别为0.40 mol·L-1和1.00 mol·L-1，故Q＝＝25＞K，反应逆向移动，C错误；温度升高，K减小，可知平衡逆向移动，则该反应为放热反应，D正确。 6．合成氨原料气中的CO可通过水煤气变换反应CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)除去。某合成氨原料气中N2、H2、CO、CO2的体积分数分别为20%、50%、25%、5%。一定温度下按不同投料比通入水蒸气，平衡后混合气体中CO的体积分数如表所示。 温度/℃ ＝1 ＝3 ＝5 200 1.70 0.21 0.02 250 2.73 0.30 0.06 300 6.00 0.84 0.43 350 7.85 1.52 0.80 下列说法不正确的是(　　) A．水煤气变换反应的ΔH＜0 B．温度相同时，投料比越大，CO的转化率越高 C．按＝1通入水蒸气后，反应前CO在混合气体中的体积分数为20% D．根据＝1时数据推算，300 ℃时水煤气变换反应的平衡常数K为46 D　解析：投料比相同时，升高温度，平衡后混合气体中CO的体积分数增大，说明平衡逆向移动，该反应为放热反应，ΔH＜0，A正确；温度相同时，增大投料比，相当于增大H2O(g)的量，平衡正向移动，CO的转化率增大，B正确；设该合成氨原料气总物质的量为a mol，N2、H2、CO、CO2的体积分数分别为20%、50%、25%、5%，＝1，则n(H2O)＝n(CO)＝0.25a mol，此时混合气体总物质的量为a mol＋0.25a mol＝1.25a mol，反应前CO在混合气体中的体积分数为×100%＝20%，300 ℃时，平衡后混合气体中CO的体积分数为6%，n(CO)＝1.25a mol×6%＝0.075a mol，参加反应的n(CO)＝0.25a mol－0.075a mol＝0.175a mol，列化学平衡“三段式”计算： CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g) 起始/mol 0.25a 0.25a 0 0 转化/mol 0.175a 0.175a 0.175a 0.175a 平衡/mol 0.075a 0.075a 0.175a 0.175a ≈5.4，C正确，D错误。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 7．反应：H2(g)＋I2(g) ⥫⥬2HI(g) ΔH<0。温度T时，在两个体积均为1 L的密闭容器中进行实验，测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数w(HI)与反应时间t的关系如下表所示： 容器编号 起始物质 t/min 0 20 40 60 80 100 Ⅰ 0.5 mol I2 0.5 mol H2 w(HI)% 0 50 68 76 80 80 Ⅱ x mol HI w(HI)% 100 91 84 81 80 80 研究发现上述反应中v正＝kaw(H2)·w(I2)，v逆＝kbw2(HI)，其中ka、kb为常数。下列说法正确的是(　　) A．温度为T时，该反应的＝32 B．容器Ⅰ中前20 min的平均速率v(HI)＝0.0125 mol·L-1·min-1 C．若起始时，向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1 mol的H2、I2、HI，反应逆向进行 D．若两容器中，kaI＝kaⅡ且kbI＝kbⅡ，则x的值一定为1 D　解析：温度为T时该反应的，A错误；容器Ⅰ中前20 min w(HI)＝50%，则n(HI)＝0.5 mol，c(HI)＝0.5 mol·L-1，故平均速率v(HI)＝0.5 mol·L-1÷20 min＝0.025 mol·L-1·min-1，B错误；容器Ⅰ平衡时H2、I2、HI浓度分别为0.1 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.8 mol·L-1，K＝＝64，若起始时，向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1 mol的H2、I2、HI，Q＝＝1，Q<K，平衡正向进行，C错误；若两容器中kaI＝kaⅡ且kbI＝kbⅡ，则为恒容条件下的等效平衡，且容器Ⅰ、Ⅱ的正反应速率、逆反应速率相等，则x的值一定为1，D正确。 8．一定条件下，分别向体积为1 L的密闭容器中充入气体，发生反应：2X(g)＋Y(g)⥫⥬Z(g)，测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) 实验 充入气体量 反应过程条件 ① 2 mol X＋1 mol Y 恒温 ② 1 mol Z 恒温 ③ 1 mol Z 绝热 A．曲线Ⅰ对应实验① B．正反应为吸热反应 C．气体的总物质的量：nc＜nd D．b点平衡常数比c点平衡常数小 AD　解析：恒温恒容条件下，气体的压强之比等于气体物质的量之比，起始时实验②与实验③的压强相等，实验①的压强是实验②、③的3倍，则曲线Ⅰ对应实验①，A正确；实验①与实验②的温度相等，实验①与实验②最终会达到相同的平衡状态，曲线Ⅱ对应实验②，则曲线Ⅲ对应实验③，实验②与实验③充入的Z一样多，实验③比实验②达到平衡所用的时间长，则Z分解的反应是吸热反应，随反应的进行实验③温度降低，反应速率减小，正反应是放热反应，B错误；根据pV＝nRT，c、d两点的压强相同，V相同，由于反应吸热，c点的温度比d点低，则c点的气体物质的量更多，故气体的总物质的量：nc＞nd，C错误；正反应是放热反应，温度越低，平衡常数越大，故b点平衡常数小于c点，D正确。 9．(2024·潍坊模拟)一定条件下，1­苯基丙炔可与HCl发生催化加成。反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图所示(已知：反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应)。 下列说法错误的是(　　) A．反应焓变：反应Ⅰ>反应Ⅱ B．反应活化能：反应Ⅰ>反应Ⅱ C．增加HCl浓度可增大平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例 D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ BC　解析：反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应，反应Ⅰ＋反应Ⅲ→反应Ⅱ，反应焓变：反应Ⅰ>反应Ⅱ，A正确；短时间内反应Ⅰ得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的速率大，速率越大，其活化能越小，则反应活化能：反应Ⅰ<反应Ⅱ，B错误；对于反应Ⅲ，K＝，由于平衡常数只与温度有关，所以增加HCl浓度，平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例不变，C错误；根据图中信息，选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ，D正确。 三、非选择题 10．H2S高温裂解转化为H2和硫蒸气，2H2S(g)⥫⥬2H2(g)＋S2(g)。维持体系压强p总＝100 kPa，反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数(物质的量分数)如图所示。 (1)曲线c代表的物质是________(填化学式)。 (2)H2S高温裂解反应的ΔH________ (填“＞”或“＜”)0。 (3)反应温度为1 300 ℃时，H2S的平衡转化率为________，反应的平衡常数Kp＝________kPa(写计算式，分压＝总压×物质的量分数)。 (4)Kx是以各物质的物质的量分数代替浓度表示的平衡常数，则Kx＝________(用含Kp的表达式表示)。若p总增大，Kx________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。若H2S高温裂解反应在刚性容器中进行，增大H2S的投入量，H2的物质的量分数________。 解析：(1)由化学方程式可知，曲线a代表的物质是H2S，由线b代表的物质是H2，曲线c代表的物质是S2。(2)由图可知，随着温度升高，平衡时H2S体积分数减小，说明升高温度，平衡正向移动，该反应是吸热反应，ΔH＞0。(3)反应温度为1 300 ℃时，H2S体积分数为50%，设起始H2S物质的量为1 mol，转化的H2S的物质的量为x mol： 　　　　 2H2S(g)⥫⥬S2(g)＋2H2(g) 起始量/mol　　1　　　　0　　　0 转化量/mol x 0.5x x 平衡量/mol 1－x 0.5x x H2S体积分数为×100%＝50%，解得x＝0.4，H2S的平衡转化率为×100%＝40%；平衡时，混合气体总物质的量为(1－0.4＋0.5×0.4＋0.4) mol＝1.2 mol，p(H2S)＝×100 kPa＝50 kPa，p(S2)＝×100 kPa＝kPa，p(H2)＝×100 kPa＝kPa，Kp＝ kPa。(4)＝100Kx，故Kx＝，平衡常数只和温度有关，p总增大，Kx不变，若H2S高温裂解反应在刚性容器中进行，增大H2S的投入量，该操作相当于增大压强，平衡逆向移动，H2的物质的量分数减小。 答案：(1)S2　(2)＞ (3)40%　 (4)　不变　减小 11．二甲醚(CH3OCH3)是优良的清洁燃料，利用CO2催化加氢制二甲醚过程中发生的化学反应为 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH1>0 反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2<0 反应Ⅲ：2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3<0 一定条件下，在恒容密闭容器中按＝3投料进行上述反应，CO2的平衡转化率及CO、CH3OCH3、CH3OH的平衡体积分数随温度的变化如图所示。 (1)图中曲线X表示________的平衡体积分数随温度变化，温度从453 K上升至573 K，CO2的平衡转化率变化的原因是____________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 能同时提高CH3OCH3的平衡体积分数和CO2的平衡转化率的措施是___________________________________________________________。 (2)一定温度下，向体积为1 L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应，反应经10 min达平衡，CO2的平衡转化率为30%，容器中CO(g)为0.05 mol，CH3OH(g)为0.05 mol。前10 min CH3OCH3(g)的反应速率为________，反应Ⅲ的平衡常数K＝________。继续向容器中加入0.1 mol CH3OH(g)和0.1 mol H2O(g)，此时反应Ⅲ________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。 解析：(1)随着温度的升高，反应Ⅲ平衡逆向移动，故CH3OCH3平衡体积分数减小，对应曲线X。CO2的平衡转化率与反应Ⅰ、Ⅱ有关，且温度升高，两个反应平衡移动方向不一致，在不同温度范围内，两个反应程度不同，故CO2的平衡转化率表现不一致，453 K到553 K，主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ正反应放热，温度升高CO2的平衡转化率下降；553 K到573 K，主要发生反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应吸热，温度升高CO2的平衡转化率升高。增大压强，反应Ⅱ平衡正向移动，c(CH3OH)增大，使反应Ⅲ正移。(2)由题意知，转化的CO2的物质的量为1 mol×30%＝0.3 mol，平衡时CO的物质的量为0.05 mol，说明通过反应Ⅰ转化的CO2为0.05 mol，则通过反应Ⅱ转化的CO2为0.25 mol，故反应Ⅱ生成0.25 mol CH3OH，又因为平衡时CH3OH为0.05 mol，说明有0.2 mol CH3OH通过反应Ⅲ转化为CH3OCH3，列式如下： 反应Ⅰ CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) 转化/mol 　 0.05　 　0.05　　　0.05　　0.05 反应Ⅱ CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) 转化/mol　0.25　 0.75　　　0.25　　　　0.25 反应Ⅲ 2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g) 转化/mol　　0.2　　　　0.1　　　　 0.1 平衡/mol 0.05 0.1　　　 0.4 前10 min CH3OCH3的反应速率为＝0.01 mol·L-1·min-1；反应Ⅲ的K＝＝16；再加入0.1 mol CH3OH、0.1 mol H2O，此时Q＝≈2.22，Q＜K，故平衡正向移动。 答案：(1)CH3OCH3　453 K到553 K，主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ正反应放热，温度升高CO2的平衡转化率下降；553 K 到573 K，主要发生反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应吸热，温度升高CO2的平衡转化率升高　增大压强 (2)0.01 mol·L-1·min-1　16　正向 学科网（北京）股份有限公司 $$